UA82689C2 - Method for connection of steel head with polymer-composite body of pump rod - Google Patents

Method for connection of steel head with polymer-composite body of pump rod Download PDF

Info

Publication number
UA82689C2
UA82689C2 UAA200510089A UAA200510089A UA82689C2 UA 82689 C2 UA82689 C2 UA 82689C2 UA A200510089 A UAA200510089 A UA A200510089A UA A200510089 A UAA200510089 A UA A200510089A UA 82689 C2 UA82689 C2 UA 82689C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
polymer
rod
head
composite
steel head
Prior art date
Application number
UAA200510089A
Other languages
Russian (ru)
Ukrainian (uk)
Inventor
Bohdan Volodymyrovych Kopei
Yurii Stanislavovych Zinchenko
Volodymyr Bohdanovych Kopei
Original Assignee
Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа filed Critical Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа
Priority to UAA200510089A priority Critical patent/UA82689C2/en
Publication of UA82689C2 publication Critical patent/UA82689C2/en

Links

Abstract

Method for connection of steel head with polymer-composite body of pump rod includes filling of space between contacting surfaces with glue substance for provision of fixation. At that the end of the body of polymer-composite rod and opening of steel head are made stepped. On the last stage of the opening that has the smallest diameter one provides recess. To the opening of the head one installs insert with conical end with angle of conicity 100-120º for holding apart broomed to depth of recess and soaked with epoxy tar end of polymer-composite body of the rod, this is pressed to the head. Reliability and strength of the joint are increased.

Description

Винахід стосується нафтогазовидобувної галузі, а саме з'єднання склопластикового стержня зі сталевими головками насосних штанг, які застосовуються у штангових насосних установках при видобутку нафти зі свердловин.The invention relates to the oil and gas industry, namely the connection of a fiberglass rod with steel pump rod heads, which are used in rod pump installations for oil extraction from wells.

У вітчизняній промисловості для виготовлення насосних штанг, як правило, використовують сталь. Досвід іноземних фірм, які останні роки застосовують склопластикові насосні штанги, свідчить про ряд переваг таких штанг над сталевими: збільшення корозійної стійкості зниження ваги колони насосних штанг, підвищення продуктивності, зменшення максимального навантаження на полірований шток, зменшення мінімального навантаження, зменшення крутного моменту та споживання електроенергії (Матвейчук А.Т., Михайлов И.В. Опьт применения стеклопластиковьїх насосньїх штанг за рубежом // Обзор информ. Сер. Нефтепромьсловое дело. -In domestic industry, as a rule, steel is used for the manufacture of pump rods. The experience of foreign companies that have used fiberglass pump rods in recent years shows a number of advantages of such rods over steel ones: increased corrosion resistance, reduced weight of the pump rod column, increased productivity, reduced maximum load on the polished rod, reduced minimum load, reduced torque and electricity consumption (Matveichuk A.T., Mykhaylov I.V. Reuse of fiberglass pump rods abroad // Obzor inform. Ser. Neftepromslovoe delo. -

М..!ВНИЙОЗНГ, 1985. - 18с.). Одним із недоліків склопластикових насосних штанг є ненадійне з'єднання композиційного стержня зі сталевими головками.M..!VNYOZNG, 1985. - 18p.). One of the disadvantages of fiberglass pump rods is the unreliable connection of the composite rod with steel heads.

Відома конструкція головки насосної штанги, яка має циліндричну частину з отвором у напрямку до середини головки з одної сторони та зовнішню різьбу з іншої сторони |Патент США Ме4430018 кл. Е16811/00 07.02.84 р.|.A pump rod head design is known, which has a cylindrical part with a hole towards the middle of the head on one side and an external thread on the other side |US Patent Me4430018 cl. E16811/00 07.02.84 |

Отвір циліндричної частини складається з кільцевих виступів, які сформовані конічними канавками між ними. З іншого кінця головка також має отвір уздовж осі, який з'єднаний з отвором циліндричної частини. В середині цього отвору розміщують шток клапана, головка, якого знаходиться на дні порожнини циліндричної частини.The opening of the cylindrical part consists of ring protrusions, which are formed by conical grooves between them. At the other end, the head also has a hole along the axis, which is connected to the hole of the cylindrical part. In the middle of this hole, the valve stem is placed, the head of which is located at the bottom of the cavity of the cylindrical part.

Циліндрична частина призначена для закріплення в ній за допомогою епоксидної смоли полімерно- композиційного штока насосної штанги. На зовнішній частині отвору для клапана є внутрішня різьба, в якій закручений гвинт для з'єднання з кінцем штока клапана для передачі подовжнього зусилля через клапан на кінець пластикової штанги.The cylindrical part is intended for fixing in it with the help of epoxy resin the polymer-composite rod of the pump rod. The outside of the valve hole has an internal thread in which a screw is threaded to connect to the end of the valve stem to transmit the longitudinal force through the valve to the end of the plastic rod.

Для запропонованого способу з'єднання полімерно-композиційної насосної штанги зі сталевою головкою найбільш близька є конструкція (Патент США Мо4433933 кл. Е168011/00 28.02.84 р.|, яка складається зі сталевої головки на кінці пластикового штока. Головка працює під дією поздовжніх розтягуючих зусиль і складається з циліндричного тіла, що облицьовує шток, і кінця з різьбою для з'єднання з муфтою. Тіло головки має отвір з спіральними клиноподібними канавками, поверхня яких має радіальний нахил під кутом у напрямку поздовжньої осі тіла головки. Внутрішня кромка канавок відповідає зовнішній поверхні пластикового штока. Канавки заповнюються клейовою речовиною, яка забезпечує нерухоме зчеплення зі штангою, і рухоме з'єднання з канавками.For the proposed method of connecting a polymer-composite pump rod with a steel head, the closest design is (US Patent Мо4433933 кл. Е168011/00 02/28/84|), which consists of a steel head at the end of a plastic rod. The head works under the action of longitudinal tensile forces forces and consists of a cylindrical body lining the rod and a threaded end for connection with the coupling. The body of the head has a hole with spiral wedge-shaped grooves, the surface of which has a radial inclination at an angle in the direction of the longitudinal axis of the body of the head. The inner edge of the grooves corresponds to the outer the surface of the plastic rod.The grooves are filled with an adhesive substance that provides a fixed connection with the rod and a movable connection with the grooves.

Недоліком вищеописаних конструкцій є невелика міцність клейового з'єднання. У склеюванні приймає участь тільки незначна кількість волокон, які знаходяться на поверхні тіла штанги. Досвід експлуатації та експериментальні дослідження в лабораторних умовах показали що при руйнуванні такого з'єднання розриваються зовнішні волокна штанги в той час як внутрішні волокна залишаються неушкодженими, що обумовлено специфічною структурою полімерно-композиційного матеріалу, що складається із з'єднувальної (епоксидна смола) і армуючої (однонаправлені полімерні волокна) фази.The disadvantage of the above-described structures is the low strength of the adhesive connection. Only a small amount of fibers, which are on the surface of the body of the rod, participates in gluing. Operating experience and experimental studies in laboratory conditions have shown that when such a connection is destroyed, the outer fibers of the rod break, while the inner fibers remain intact, which is due to the specific structure of the polymer composite material, which consists of a connecting (epoxy resin) and reinforcing (unidirectional polymer fibers) phases.

Під час експлуатації полімерно-композиційних насосних штанг, сталеві головки руйнуються під дією корозії, пошкоджуються при терті об стінки насосно-компресорних труб, виходить із ладу різьбове з'єднання. В той час як пластикові штоки залишаються неушкодженими. Виникає необхідність заміни сталевих головок на нові.During the operation of polymer-composite pump rods, steel heads are destroyed by corrosion, damaged by friction against the walls of pump-compressor pipes, and the threaded connection fails. While the plastic rods remain intact. There is a need to replace the steel heads with new ones.

Завдання, яке стояло при створенні даного винаходу, це вдосконалити спосіб з'єднання, в якому шляхом залучення внутрішніх волокон полімерно-композиційного тіла насосної штанги перерозподілити дію розтягуючих навантажень із зовнішніх волокон на середні і внутрішні волокна. Крім того, ввести додатковий елемент, який буде витримувати основне навантаження від дії подовжніх розтягуючих зусиль, що зменшить руйнуючу дію цих зусиль на клеєве з'єднання і підвищить надійність та міцність з'єднання полімерно-композиційного тіла штанги зі сталевою головкою. Також необхідно забезпечити можливість заміни спрацьованих сталевих головок.The task that stood when creating this invention was to improve the method of connection, in which by involving the internal fibers of the polymer-composite body of the pump rod to redistribute the effect of tensile loads from the outer fibers to the middle and inner fibers. In addition, introduce an additional element that will withstand the main load from the action of longitudinal tensile forces, which will reduce the destructive effect of these forces on the adhesive joint and increase the reliability and strength of the connection of the polymer-composite body of the rod with the steel head. It is also necessary to ensure the possibility of replacing the fired steel heads.

Поставлена задача вирішується тим, що у способі з'єднання сталевої головки з полімерно-композиційним тілом насосної штанги, що включає заповнення простору між контактуючими поверхнями клейовою речовиною для забезпечення нерухомого зчеплення згідно з винаходом кінець тіла полімерно-композиційної штанги і отвір сталевої головки виконують ступінчастими. На останній ступені з найменшим діаметром гнізда сталевої головки використовують виточку. В отвір поміщають сталеву вставку з конусним торцем із кутом конусності 100...1207 для розпирання розпушеного на довжину виточки і просоченого епоксидним клеєм кінця полімерно-композиційного тіла штанги, який запресовують в головку і обтискають в декількох місцях разом з металевою головкою триступеневим штампом для заклинювання і запобігання роз'єднанню пластикового штоку під дією подовжніх розтягуючих навантажень.The problem is solved by the fact that in the method of connecting the steel head to the polymer-composite body of the pump rod, which includes filling the space between the contacting surfaces with an adhesive substance to ensure fixed adhesion according to the invention, the end of the body of the polymer-composite rod and the opening of the steel head are made stepped. On the last stage with the smallest diameter of the socket of the steel head, a recess is used. A steel insert with a conical end with a taper angle of 100...1207 is placed in the hole to expand the end of the polymer-composite body of the rod, which has been expanded to its length and impregnated with epoxy glue, which is pressed into the head and crimped in several places together with the metal head with a three-stage jamming stamp and prevention of disconnection of the plastic rod under the action of longitudinal tensile loads.

Ступінчаста поверхня контакту сталевої головки та кінця полімерно-композиційного тіла штанги виконуються з метою, щоб при розтязі полімерного тіла штанги, запресованого у головці, задіяти не тільки зовнішні, а і проміжні і внутрішні волокна штанги і таким чином збільшити тягове зусилля насосної штанги. Перша ступінь із сторони дії осьового навантаження має бути довша за інші. Кінець останньої ступені роблять конічним на певну довжину, щоб при обтисканні сталевої головки і полімерно-композиційної штанги зняти контактні напруження.The stepped surface of the contact between the steel head and the end of the polymer-composite body of the rod is made in order that when the polymer body of the rod pressed into the head is stretched, not only the external, but also the intermediate and internal fibers of the rod are involved and thus increase the pulling force of the pump rod. The first step on the side of the axial load should be longer than the others. The end of the last step is made conical for a certain length, so that when crimping the steel head and the polymer-composite rod, contact stresses are removed.

На фіг.1 - представлено кінець полімерно-композиційної штанги;Figure 1 shows the end of a polymer-composite rod;

На фіг.2 - з'єднання сталевої головки з полімерно-композиційним тілом насосної штанги.Fig. 2 shows the connection of the steel head with the polymer-composite body of the pump rod.

З'єднання складається з полімерно-композиційного тіла штанги 1 і сталевої головки 2. На кінцях полімерно- композиційного тіла штанги 1 виточена ступінчаста циліндрична поверхня З із зовнішніми діаметрами ад, а, д».The joint consists of a polymer-composite body of the rod 1 and a steel head 2. At the ends of the polymer-composite body of the rod 1, a stepped cylindrical surface З with outer diameters ад, а, д» is turned.

Перша ступінь із сторони дії осьового навантаження діаметром й довша за інші а, д». Кінець 4 полімерно- композиційного тіла штанги розпушений на довжину Ї. На внутрішній циліндричній поверхні гнізда сталевої головки 2 виконані ступені 5 такого ж профілю, як кінці полімерно-композиційного тіла штанги, металева вставка 8 має торець у формі направляючого конуса 7 із кутом конусності 100...120"7.The first stage from the side of the action of the axial load has a diameter and is longer than the others a, d". The end 4 of the polymer-composite rod body is flared to the length Y. On the inner cylindrical surface of the socket of the steel head 2, there are steps 5 of the same profile as the ends of the polymer-composite rod body, the metal insert 8 has an end in the form of a guide cone 7 with a taper angle of 100. ..120"7.

Кільцеву виточку 6 виконують на останньому ступені отвору сталевої головки для заповнення клеєм і розміщенням у ній розпушеного кінця полімерно-композиційного тіла штанги 1. При цьому довжина виточки Із має бути на 5...7 мм менша ніж довжина і циліндричної поверхні вставки 8. Це забезпечує проходження вставки 8 в отвір без заклинювання під час операції складання. Посадка вставки 8 і отвору має бути с зазором, для вільного переміщення вставки до упора.The annular turn 6 is performed on the last stage of the hole of the steel head for filling with glue and placing the loose end of the polymer-composite body of the rod 1 in it. At the same time, the length of the turn Iz should be 5...7 mm less than the length of the cylindrical surface of the insert 8. This ensures the passage of the insert 8 in the hole without jamming during the assembly operation. The fit of the insert 8 and the hole should be with a gap, for free movement of the insert up to the stop.

При складанні головки із стрижнем окремі волокна штанги, просочені клеєм, входять у виточку б за допомогою направляючого конуса 7, що сприяє заклинюванню кінця тіла штанги в простір виточки гнізда при дії на нього розтягуючих навантажень. Для зміцнення з'єднання використовують епоксидний клей не тільки у місці кільцевої виточки 6, а і по усій поверхні контакту сталевої головки і тіла штанги. Поки клей не застиг головка зі стрижнем обтискається триступеневим штампом у декількох місцях у радіальному напрямку.When assembling the head with the rod, individual fibers of the rod, impregnated with glue, enter the bend b with the help of a guide cone 7, which contributes to the jamming of the end of the rod body in the space of the socket bend under the action of tensile loads on it. To strengthen the connection, epoxy glue is used not only in the place of the ring bend 6, but also over the entire contact surface of the steel head and the rod body. Until the glue hardens, the head with the rod is crimped with a three-stage stamp in several places in the radial direction.

При проведенні заміни спрацьованих сталевих головок зовнішню частину сталевої головки попередньо нагрівають струмом високої частоти. При цьому епоксидний клей пом'якшується, що полегшує витягування полімерно-композиційного тіла штанги зі сталевої головки. 4 3When replacing the worn steel heads, the outer part of the steel head is pre-heated with a high-frequency current. At the same time, the epoxy glue softens, which makes it easier to pull the polymer-composite body of the rod from the steel head. 4 3

Ка Ко р я я є т- | Ку й 4 ц чо, ке у й ! ЯKa Ko r I am t- | Ku y 4 ts cho, ke y y ! I

Іі ши нн дуття Що т К І р пе шк І І ДН Я їй - ! і; іоIi shin nn blow What t K I r pe shk I I DN I her - ! and; io

Фіг. 1 їх її «В 0 тт ВВ шаFig. 1 their her "In 0 tt VV sha

І ПЛAnd PL

Фіг. 7Fig. 7

Claims (1)

Спосіб з'єднання сталевої головки з полімерно-композиційним тілом насосної штанги, що включає заповнення простору між контактуючими поверхнями клейовою речовиною для забезпечення нерухомого зчеплення, який відрізняється тим, що кінець тіла полімерно-композиційної штанги виконують ступінчастим шляхом формування циліндрами трьох діаметрів, в сталевій головці виконують відповідний ступінчастий циліндричний отвір, при цьому на останньому ступені отвору, що має найменший діаметр, виконують виточку, в отвір головки вставляють вставку з конусним торцем із кутом конусності 100-120" для розпирання розпушеного на довжину виточки і просоченого епоксидним клеєм кінця полімерно-композиційного тіла штанги, який запресовують в головку і обтискають в декількох місцях разом зі сталевою головкою триступеневим штампом.The method of connecting the steel head with the polymer-composite body of the pump rod, which includes filling the space between the contacting surfaces with an adhesive substance to ensure a fixed connection, which is characterized by the fact that the end of the body of the polymer-composite rod is performed in a stepwise manner by forming cylinders of three diameters in the steel head a corresponding step cylindrical hole is made, while on the last stage of the hole, which has the smallest diameter, a recess is made, an insert with a conical end with a taper angle of 100-120" is inserted into the hole of the head to expand the recess expanded to the length and the end of the polymer-composite impregnated with epoxy glue rod body, which is pressed into the head and crimped in several places together with the steel head with a three-stage stamp.
UAA200510089A 2005-10-26 2005-10-26 Method for connection of steel head with polymer-composite body of pump rod UA82689C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200510089A UA82689C2 (en) 2005-10-26 2005-10-26 Method for connection of steel head with polymer-composite body of pump rod

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200510089A UA82689C2 (en) 2005-10-26 2005-10-26 Method for connection of steel head with polymer-composite body of pump rod

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA82689C2 true UA82689C2 (en) 2008-05-12

Family

ID=39819131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA200510089A UA82689C2 (en) 2005-10-26 2005-10-26 Method for connection of steel head with polymer-composite body of pump rod

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA82689C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101194126B (en) Floating wedge thread for tubular connection member and method for forming tubular connection member
JP4234100B2 (en) Reinforced tubular joints for improving hermeticity after plastic expansion
US3425719A (en) Tube coupling
US20050099004A1 (en) Coupling for composite pipe
CN107044572A (en) A kind of effective precompressed of ocean composite and flexible is from tight coupling
EP3095954B1 (en) Drill rod or adaptor with strengthened spigot coupling
AU2019274793B2 (en) Tubular threaded connection
JP6204467B2 (en) Compound pipe
US20110215569A1 (en) Connection between a drill pipe and a connector
KR20100003280A (en) Threaded pipe connection
US20210247004A1 (en) Tubular threaded connection
NO335695B1 (en) Composite tube assembly and method for making a composite tube assembly
RU2714405C2 (en) Threaded connecting end for component of drill string
US20160102694A1 (en) Sucker rod and end fitting with compression preset
CA3082776A1 (en) Threaded joint for oilfield pipes
UA82689C2 (en) Method for connection of steel head with polymer-composite body of pump rod
AU2019274791B2 (en) Threaded tubular connection for casing
CN105378359B (en) Threaded connection for constructing boreholes and for operating hydrocarbon wells, and method for constructing such a threaded connection
JP5740629B2 (en) Rebar mechanical joints
RU2232865C2 (en) Pumping bar
WO2013101852A1 (en) High torque threaded pipe connection
CN220977978U (en) Seamless connecting piece
KR930000500B1 (en) Oilwell tubing connection
CN117211268A (en) Seamless connecting piece
RU2437021C2 (en) Threaded pipe connection